� autunno. Nell'emisfero settentrionale, o boreale, notte dopo notte, la costellazione di Orione compare sempre prima e si ferma pi� a lungo nel cielo notturno. Nelle giornate fredde, che diventano via via pi� corte, le farfalle monarca volano attraverso i campi in una sola direzione: verso sud. Le correnti oceaniche al largo della costa della California portano calore dal mare, mentre la terra si raffredda sotto i cieli invernali. Nei continenti dell'emisfero settentrionale, gli alberi decidui si colorano di giallo e rosso e subito dopo perdono le foglie. Gli animali si preparano d'istinto all'imminente stagione fredda che sar� caratterizzata dalla scarsit� di cibo. Sei mesi pi� tardi, superato il culmine dell'inverno, comincia un'inversione di tendenza.

Nelle regioni temperate in tutto il globo si verificano processi analoghi, con qualche differenza fra l'emisfero settentrionale e quello meridionale, o australe. Ai tropici, invece, le stagioni si manifestano con l'alternarsi di periodi di piogge torrenziali, che rinnovano la vita, ad altri aridi. La stagione secca comincia con un'esplosione di fiori e di vegetazione e si conclude quando tutto appassisce in attesa dell'ormai prossima stagione delle piogge. � la dinamica della Terra, che si ripete all'infinito attraverso le stagioni.

Le stagioni sono cicli annuali determinati dall'inclinazione dell'asse di rotazione della Terra rispetto alla sua orbita intorno al Sole. La Terra compie un moto intorno al Sole, detto di rivoluzione, impiegando 365,25 giorni circa a descrivere un'orbita completa. Durante questo movimento, a seconda della posizione sull'orbita in cui si trova la Terra, uno dei due emisferi, quello settentrionale, o quello meridionale, � maggiormente rivolto verso il Sole e ne riceve i raggi in modo pi� diretto. Contemporaneamente la Terra ruota anche su se stessa, con un movimento detto di rotazione, intorno a un asse inclinato di 23�27' rispetto al piano dell'orbita, impiegando un giorno a compiere un giro completo. Questa inclinazione � pressoch� costante (ha piccole oscillazioni su tempi lunghissimi): ogni minima variazione pu� provocare grandi cambiamenti sul pianeta e influire sulla vita degli uomini, della flora e della fauna.

Le stagioni dipendono dall'inclinazione dell'asse terrestre, a cui si deve il fatto che un emisfero riceva la luce in modo pi� diretto rispetto all'altro. Quando il Polo Nord � rivolto verso il Sole, l'emisfero settentrionale risulta pi� vicino all'astro e pi� esposto ai suoi raggi; l'emisfero meridionale si trova invece nel punto pi� lontano dal Sole e meno esposto alla sua luce. I due emisferi sono soggetti alle condizioni opposte quando la Terra � esattamente a met� della sua rivoluzione. Si tratta dei solstizi rispettivamente d'estate (21 giugno) e d'inverno (22 dicembre). Durante il solstizio d'estate la durata del giorno rispetto alla notte � massima sopra l'equatore e minima sotto; viceversa a quello d'inverno. I solstizi si estremizzano ai poli, che hanno, in tali giorni, o sempre luce o sempre buio.

Fra un solstizio e l'altro, lungo la sua traiettoria, la Terra si muove lateralmente rispetto al Sole; quando raggiunge i punti intermedi fra i solstizi, i raggi solari che la colpiscono sono perpendicolari all'Equatore: entrambi gli emisferi ricevono allora, per breve tempo, la stessa quantit� di luce solare e il giorno ha quindi la medesima durata ovunque. Sono gli equinozi, che segnano l'inizio della primavera (20 o 21 marzo) e dell'autunno (22 o 23 settembre).

Le regioni tropicali sono quelle che subiscono le minori variazioni di durata del giorno fra una stagione e l'altra. Infatti, poich� sono vicino al punto di massima esposizione al Sole, rientrano in una fascia in cui la lunghezza del giorno si mantiene costante su valori medi.

Durante i solstizi i raggi del Sole cadono perpendicolarmente sul Tropico del Cancro nell'emisfero boreale o sul Tropico del Capricorno nell'emisfero australe alle latitudini 23�27' rispettivamente a nord e a sud dell'Equatore. Queste latitudini segnano i limiti geografici dei tropici, le regioni equatoriali dal clima costantemente caldo che vedono il Sole allo zenit (perpendicolo) due volte all'anno. L'angolo di 23�27' corrisponde esattamente all'inclinazione che l'asse terrestre ha rispetto al piano dell'orbita. Se non ci fosse inclinazione il Sole sarebbe sempre a perpendicolo sull'Equatore.

A seconda della stagione e dei cieli le stelle sembrano cambiare posizione. � vero che, sebbene non descrivano orbite come i pianeti e le comete, hanno un moto proprio (e infatti le costellazioni cambiano forma), ma questi spostamenti non possono essere colti a causa dell'immensa distanza. Il sorgere e il tramontare delle stelle e degli altri corpi celesti � solo un effetto della rotazione della Terra. � il cosiddetto moto apparente delle stelle che ha avuto un'enorme influenza sullo sviluppo della navigazione e della geografia, per non parlare di quello esercitato sulle civilt� e le religioni del mondo.

Il nostro pianeta orbita intorno al Sole su un asse e nello stesso tempo ruota su se stesso, su un altro asse. Cos� la vista che si ha del cielo notturno � condizionata dalle variazioni stagionali della luce e dell'oscurit�. Ad esempio, Orione, una costellazione invernale dell'emisfero settentrionale, in piena estate si trova nel cielo diurno, offuscata dalla luce del Sole. Man mano che la Terra avanza nella sua orbita intorno al Sole, la faccia in ombra del pianeta risulta ancora rivolta verso Orione. Perci� ogni notte offre una vista delle stelle leggermente diversa, in una sorta di passeggiata celeste che si inverte nei solstizi d'estate e d'inverno. Le costellazioni vicine all'orizzonte non si vedono in una stagione e poi ricompaiono gradualmente all'arrivo di un'altra. A questo si aggiunge il fatto che l'asse di rotazione della Terra oscilla leggermente, nell'arco di molti anni, contribuendo a modificare la visuale della volta celeste.

L'uomo ha tentato di ordinare e classificare il cielo molto prima dell'et� moderna. Le costellazioni (raggruppamenti apparenti di stelle sulla sfera celeste in un insieme dalla forma caratteristica cui viene dato un nome convenzionale) furono il primo tentativo di catalogare le stelle. Le costellazioni identificate nel tempo da civilt� diverse dipendevano da fattori culturali e geografici. Per localizzare certe stelle a scopo scientifico o per servirsene durante la navigazione, astronomi, astrologi e marinai fanno ancora riferimento alle stesse costellazioni familiari gi� agli antichi popoli del Mediterraneo, dell'America centrale, della Cina e di altre parti del mondo. Le stelle hanno sempre avuto un posto importante nella religione, ma il loro studio fu mosso soprattutto da motivi pratici: gli astri luminosi, in piena navigazione notturna potevano (e possono) costituire un punto di riferimento.

La navigazione astronomica si basava soprattutto sulle stelle che sembravano muoversi poco, come la stella polare nell'emisfero settentrionale e la costellazione di Ottante nell'emisfero meridionale. Per individuare la posizione di un astro la navigazione astronomica ha oggi a disposizione le carte celesti, rappresentazioni in piano della sfera celeste in cui le stelle sono riprodotte come se fossero disseminate sulla superficie interna di una sfera. Vi sono disegnati gli emisferi boreale e australe, con l'indicazione dei meridiani e dei paralleli celesti e suddivisi in 24 ore; lungo i bordi sono riportate delle scale per il calcolo di ore, giorni e mesi. Le carte dei cieli equatoriali, fino a 30� circa a nord o a sud dell'orizzonte equatoriale consistono spesso in carte rettangolari suddivise allo stesso modo in 24 ore in senso longitudinale. Le carte celesti non sono statiche come quelle geografiche; alcune di esse, chiamate stagionali, riproducono l'emisfero boreale o quello australe osservato in una data stagione.

Nelle regioni temperate, l'inverno � un periodo di giornate brevi, notti lunghe e temperature fredde. Le precipitazioni sono generalmente abbondanti e regolari. L'estate � un periodo di giornate lunghe, notti brevi, temperature calde e piogge sporadiche.

Le stagioni incidono molto sul clima. Quando il Sole estivo riscalda le masse terrestri, l'aria sovrastante a esse diminuisce di densit� e sale per poi stabilizzarsi sopra l'oceano. Il progressivo raffreddamento dell'aria provoca un aumento della sua densit�, facendola ridiscendere verso terra. I cicli di movimento d'aria che ne derivano sono all'origine delle perturbazioni. I cicli di riscaldamento e raffreddamento e il costante movimento dell'aria si calmano generalmente quando sopravviene l'inverno e diminuisce il contrasto fra la temperatura della terra e quella dell'oceano. Questi cicli sono solitamente pi� pronunciati nell'emisfero settentrionale perch�, in proporzione, qui � maggiore la superficie di terra che riscalda l'aria. Fenomeni come i monsoni e gli uragani sono le manifestazioni estreme di questi modelli stagionali del tempo atmosferico.

Il clima ha effetti diretti sul pianeta, nonch� sugli habitat e sulle attivit� umane. In inverno, il ghiaccio che gela, espandendosi, spacca le rocce, contribuendo a creare il suolo. La stessa azione esercitata, per esempio, su strade ed edifici pu� provocare fenditure pericolose e danneggiare le strutture create dall'uomo. I torrenti stagionali dilavano il terreno; i venti estivi sollevano polvere, inaridendo la Terra con periodi di siccit�. Neve, ghiaccio e alluvioni possono, a seconda dei luoghi, ostacolare o favorire i trasporti.

Le variazioni stagionali di clima interessano anche gli oceani. L'immane quantit� d'acqua assorbe enormi quantitativi di energia solare che poi conserva a lungo, ragione per cui le stagioni non producono sui mari le forti oscillazioni di temperatura che si riscontrano sulla Terra. I mari, tuttavia, sono mossi da venti stagionali che creano correnti superficiali. Ne sono un esempio la Corrente della California al largo della costa dell'America settentrionale che si affaccia sul Pacifico e il suo equivalente, la Corrente Kuroshio al largo della costa pacifica del Giappone, la cui direzione di scorrimento cambia: in senso orario in estate e in senso antiorario in inverno. Lungo la costa dell'America settentrionale che si affaccia sul Pacifico, l'acqua superficiale calda scorre verso nord in inverno e l'acqua artica fredda scorre verso sud in estate.

La forza di Coriolis, generata dalla rotazione della Terra, producendo un moto rotatorio dei fluidi in senso antiorario nell'emisfero boreale e orario in quello australe, interagisce con le correnti stagionali. Ne risulta che le acque oceaniche profonde si muovono perpendicolarmente alla corrente superficiale. In estate, il movimento � verso terra e provoca un flusso discendente. In inverno, la corrente superficiale inverte la direzione e altrettanto fa il flusso perpendicolare, che si allontana dal litorale trascinando verso l'alto, nella sua scia, le acque profonde: questo fenomeno � conosciuto come zampillio. Il mescolarsi stagionale delle acque profonde con quelle pi� superficiali � un fattore importante nella biologia degli oceani perch� la vita marina dipende dal riciclaggio delle sostanze nutritive che si accumulano nelle profondit� dell'oceano. La pesca oceanica � spesso stagionale proprio a causa dello zampillio.

Le diversit� climatiche hanno profondamente influenzato l'evoluzione della vita sulla Terra. Gli animali e le piante, specialmente nelle regioni temperate, si sono perfettamente adattati ai mutamenti stagionali o hanno elaborato particolari strategie di sopravvivenza.

L'inverno � la stagione pi� difficile per la maggior parte delle specie. Nelle zone temperate, il tempo freddo e le giornate brevi si traducono in mancanza di cibo e in una continua lotta per la sopravvivenza. Molti animali e molte piante, soprattutto se deboli e vecchi, muoiono; questo ha anche l'effetto di rafforzare le specie.

Le foglie delle piante sono collettori di energia solare. Quelle delle specie erbacee e di molte specie decidue a foglia larga sono inutili nel clima invernale delle regioni temperate, quando la radiazione solare � minima e le temperature sono troppo fredde perch� avvenga la fotosintesi. Quando arriva il gelo, le piante interrompono il flusso di sostanze nutritive alle foglie, riassorbendo la preziosa clorofilla verde. Queste ingialliscono e infine cadono dall'albero per decomporsi, con il tempo, e formare il terreno. Le piante decidue sopravvivono all'inverno grazie alle loro riserve di energia immagazzinate nelle radici.

Gli alberi sempreverdi come i pini e i cedri non perdono le foglie; altre piante superano invece l'inverno riparate dalla terra sotto forma di bulbi o cormi oppure come spore o semi, pronti a germogliare quando arriver� la primavera e torner� il calore del sole.

Con l'avvicinarsi dell'inverno, molti mammiferi eseguono elaborati rituali al fine di procurarsi un compagno. Il pelo si infoltisce sugli strati di grasso e le piume degli uccelli si rinnovano. La lepre dalle zampe bianche e la volpe artica cambiano completamente la pelliccia per mimetizzarsi nella neve. Gli animali dei climi temperati hanno sviluppato comportamenti istintivi per prepararsi all'inverno. Questo spiega, fra l'altro, la frenetica attivit� di raccolta e di immagazzinamento del cibo delle api, degli scoiattoli e di alcuni uccelli, nonch� l'ingordigia degli orsi.

Diversi animali vanno in letargo nei mesi invernali, freddi e avari di cibo: il loro metabolismo rallenta ed essi cadono in un sonno profondo, durante il quale consumano le riserve estive di grasso e di viveri, svegliandosi soltanto una o due volte per annusare l'aria in cerca di segni di primavera. Gli insetti vivono uno stato di riposo simile, chiamato diapausa, a un certo stadio dello sviluppo (uovo, larva, pupa o adulto, a seconda delle specie). Quando finalmente la primavera arriva, tra le piante spuntano nuovi individui e gli adulti che sono sopravvissuti fioriscono e mettono foglie nuove. Gli animali, magri e sonnolenti, sono rinvigoriti dalle giornate pi� lunghe e dal tempo caldo e asciutto e riprendono a girovagare e a nutrirsi.

L'estate nelle zone temperate pu� essere dura quanto l'inverno. Per affrontare il caldo, alcune piante si sono modificate in modo da non perdere umidit�. Le specie del deserto, come alcune erbe e certi alberi, lasciano vivere soltanto le radici o perdono le foglie.

Fra i molti comportamenti degli animali legati alle stagioni quello della migrazione � forse il pi� spettacolare. Alcuni colibr� migrano per migliaia di chilometri da un continente all'altro quando cambiano le stagioni. La sterna artica si riproduce e trascorre l'estate nella tundra canadese e dell'Alaska, vola fino all'Antartide per svernare e poi torna ancora al tempo della primavera boreale. Anche i salmoni chinook e sockeye dell'Oceano Pacifico settentrionale e dell'Alaska migrano, ma soltanto una volta nella vita: divenuti adulti lasciano il proprio habitat per l'oceano aperto e ritornano esattamente a quel corso d'acqua in cui sono nati. Il loro viaggio � provocato dai cambiamenti stagionali. In autunno, le farfalle monarca migrano dai terreni a clima temperato dell'America settentrionale dove si nutrono d'estate dirigendosi verso sud per cercare in Messico sistemazioni in comune con milioni di altri individui. Viaggiano anche per 5000 km per trovare calore e compagnia. In primavera affrontano la prima tappa del viaggio di ritorno, fermandosi di tanto in tanto per nutrirsi, accoppiarsi e deporre le uova. L'intero ciclo � concluso alla fine dell'estate da una seconda o terza generazione.